《基于單片機(jī)的自動(dòng)切料生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（附程序梯形圖）9300字（論文）》

緒論1.1課題研究背景中國的自動(dòng)化生產(chǎn)線相比較于美國、德國、日本等發(fā)達(dá)國家來說算是起步比較晚的，但隨著新中國的成立，我國的生產(chǎn)技術(shù)水平贏來了巨大的跨越。新中國成立后，特別是改革開放這些年來，人們的知識(shí)不斷豐富，同時(shí)科學(xué)技術(shù)也是不斷進(jìn)步，我們與這些發(fā)達(dá)國家的差距也在一步一步的縮小，生產(chǎn)技術(shù)水平也是逐步往前追趕?，F(xiàn)如今，中國正在進(jìn)行生產(chǎn)技術(shù)的調(diào)整和升級(jí)，這大大刺激了將過去傳統(tǒng)生產(chǎn)方式改良成自動(dòng)化生產(chǎn)線的需求，也對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)線的精密化，自動(dòng)化等提出了更高的要求。但是由于產(chǎn)品技術(shù)升級(jí)的不及時(shí)，很多企業(yè)還在使用過去傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式?；蛘咭?yàn)榧夹g(shù)落后無法跟上市場(chǎng)發(fā)展的腳步，從而造成了社會(huì)資源的不必要浪費(fèi)。比如說過去有采用手工切割物料的工廠，生產(chǎn)效率低且有造成了很多的浪費(fèi)，但采用自動(dòng)化的生產(chǎn)線就能解決這樣的問題。因此自動(dòng)化的切料生產(chǎn)線是有很大的發(fā)展前景的。在以往的工業(yè)生產(chǎn)中，我們通常采用繼電器作為控制核心來控制整個(gè)系統(tǒng)，但是繼電器有著它不可避免的缺點(diǎn)。比如說它的體積一般情況下比較大，可靠性也并不高，而且需要大量的線路，接線也特別復(fù)雜，這就給以后的查找和排除故障添加了很大的麻煩。相比較而言，PLC控制是使用程序儲(chǔ)存到PLC內(nèi)部，優(yōu)勢(shì)就十分明顯了。PLC在設(shè)計(jì)之初是為了代替一些機(jī)械開關(guān)，現(xiàn)如今的PLC不僅可以在有大量開關(guān)觸點(diǎn)以及按鈕的場(chǎng)合中充分發(fā)揮自己的優(yōu)勢(shì)，滿足有大量開關(guān)的控制系統(tǒng)，它還擁有眾多可以擴(kuò)展的特殊模塊，能搞滿足用戶的各種需求。PLC的核心是CPU，它的集成度非常高，所以有著很高的可靠性，在需要穩(wěn)定可靠的系統(tǒng)中要比繼電器更適合。不僅如此，PLC還有著許多其他的優(yōu)勢(shì)，在一定環(huán)境下比單片機(jī)更適合作為控制系統(tǒng)，所以選用PLC作為控制核心是未來發(fā)展的趨勢(shì)。隨著未來需求的變化以及工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展，自動(dòng)化的需求會(huì)越來越多，PLC作為控制系統(tǒng)也會(huì)被重用，研究PLC在自動(dòng)切料生產(chǎn)線上的應(yīng)用是具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。1.2課題研究目的和意義本文研究的目的是在前人的基礎(chǔ)上，將一條自動(dòng)切料生產(chǎn)線改造，并對(duì)其控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而使這條生產(chǎn)線更人性化，提高工廠的生產(chǎn)效率，改善工人的工作環(huán)境，降低資源的浪費(fèi)。在企業(yè)中我們經(jīng)常會(huì)遇到需要將一整塊母料進(jìn)行切割成目標(biāo)大小的需求。在過去我們通常采用手工切割，但是這樣做不僅員工成本高，而且切出來的物料經(jīng)常會(huì)有不能達(dá)到工廠的要求的不合格品，需要進(jìn)行二次打磨，這進(jìn)一步加大了人工的工作量以及物資的消耗，所以要進(jìn)行技術(shù)改良，設(shè)計(jì)一條自動(dòng)化的切料生產(chǎn)線代替手工切料。自動(dòng)切料生產(chǎn)線相比較于人工切割，不僅可以節(jié)省人工成本以及原材料成本，更重要的是可以十分穩(wěn)定并快速的切割出所需要的物料，并且在切割物料的精準(zhǔn)度以及產(chǎn)出的合格率上有著無可比擬的優(yōu)勢(shì)。工廠采用自動(dòng)切料生產(chǎn)線不僅提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，改進(jìn)了產(chǎn)品質(zhì)量，而且還改善了工人們的工作條件，節(jié)省了生產(chǎn)所需要的占地面積，減少了社會(huì)資源的浪費(fèi)，有著更高的經(jīng)濟(jì)效益。1.3國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀在德國、日本、美國等國家，機(jī)械自動(dòng)化以及制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的都比較早，整體的自動(dòng)化程度很高，但是中國的發(fā)展十分迅速，有很大的潛力?，F(xiàn)如今，歐美、日本等發(fā)達(dá)國家的機(jī)械加工貿(mào)易還是處于世界機(jī)械加工的最高梯隊(duì)，屬于領(lǐng)先水平。1.3.1國外研究動(dòng)態(tài)在國外，自動(dòng)切料生產(chǎn)線在進(jìn)行著技術(shù)性的升級(jí)。每個(gè)生產(chǎn)步驟都可以協(xié)調(diào)并自動(dòng)運(yùn)行。因此，不需要操作人員的積極干預(yù)，這些組件可以被程序操控從而輕松完成任務(wù)。此外，隨著光學(xué)設(shè)備技術(shù)的發(fā)展，光學(xué)設(shè)備切割技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于自動(dòng)切割裝配線，從而使得技術(shù)有了大的改進(jìn)。英國的GAINDU公司設(shè)計(jì)的連桿完全加工生產(chǎn)線，該生產(chǎn)線具有高精度。高自動(dòng)化的特點(diǎn)，可以一次性完成激光刻槽、螺栓擰緊、壓襯套等高難度操作。意大利的FICEP公司，設(shè)計(jì)全自動(dòng)化鋼構(gòu)生產(chǎn)線時(shí)運(yùn)用了公司獨(dú)有的管理軟件，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)導(dǎo)入裝配、加工等信息，并且可以將16個(gè)數(shù)控機(jī)床串聯(lián)到一起，僅四個(gè)人就可以完成年產(chǎn)十萬噸鋼構(gòu)的需求。美國的HAAS公司時(shí)全球最大的機(jī)床制造商之一，其設(shè)計(jì)的自動(dòng)化生產(chǎn)線能夠在一次裝夾中完成各種機(jī)械元件的一次性加工，甚至是那些最復(fù)雜的結(jié)構(gòu)也可以完成。1.3.2國內(nèi)研究動(dòng)態(tài)在過去，國內(nèi)通常采用繼電器-接觸器作為生產(chǎn)線的控制核心，但隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC已經(jīng)逐漸取代繼電器的地位，成為企業(yè)的首選。現(xiàn)在市面上比較常見的生產(chǎn)線有佛山華燦自動(dòng)化設(shè)備有限公司生產(chǎn)的N1系列自動(dòng)上下料切管生產(chǎn)線，上料是需要人工上料，使用電機(jī)或者液壓機(jī)進(jìn)行分解，采用無級(jí)調(diào)節(jié)馬達(dá)，精準(zhǔn)控制傳送帶。歐銳克生產(chǎn)的自動(dòng)上下料激光切割流水線，可以用來切割不銹鋼管等。采用多組齒輪傳動(dòng)，十分適合用來進(jìn)行重型切割，切割的精準(zhǔn)度非常高。能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)上料、切割、下料等操作，可以幾只鋼管同時(shí)切割，生產(chǎn)效率高。使用冷卻液自動(dòng)循環(huán)技術(shù)，使切割面光滑易打理，維護(hù)起來也很簡(jiǎn)單，不需要多少學(xué)習(xí)成本。金威刻生產(chǎn)的LF3015GAL型光纖激光切割機(jī)，采用獨(dú)特的雙機(jī)互聯(lián)模式，能搞以特別快的速度實(shí)現(xiàn)上料、切割、下料等一系列操作，并且采用全封閉設(shè)計(jì)，杜絕污染。LF3015GA光纖激光切割機(jī)使用激光可以輕易切斷一些別的切割機(jī)無法切割的后板材。在加工的全過程中，都可以采用監(jiān)控系統(tǒng)隨時(shí)監(jiān)控每一處死角，使生產(chǎn)過程在保持在安全可控的范圍。1.4課題研究?jī)?nèi)容本文是對(duì)一條自動(dòng)切料生產(chǎn)線進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。本文首先介紹了所設(shè)計(jì)的自動(dòng)切料生產(chǎn)線整體結(jié)構(gòu)，畫出了結(jié)構(gòu)圖，然后介紹了自動(dòng)切料生產(chǎn)線的工作原理。對(duì)自動(dòng)切料生產(chǎn)線中組成部分進(jìn)行型號(hào)的選擇，然后根據(jù)自動(dòng)切料生產(chǎn)線的控制要求設(shè)計(jì)其控制系統(tǒng)，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。主要內(nèi)容有以下幾點(diǎn)：（1）介紹自動(dòng)切料生產(chǎn)線的整體結(jié)構(gòu)與工作原理；（2）對(duì)各個(gè)組成部分進(jìn)行選型；（3）根據(jù)自動(dòng)切料生產(chǎn)線的控制需求設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)，包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)；（4）對(duì)設(shè)計(jì)好的控制程序進(jìn)行調(diào)試。2自動(dòng)切料生產(chǎn)線2.1整體結(jié)構(gòu)與工作原理自動(dòng)切料生產(chǎn)線包括了四個(gè)部分，分別是傳送模塊、切料模塊、分揀模塊和廢料收集模塊，其結(jié)構(gòu)圖如圖2.1所示。

磁性開關(guān)S3磁性開關(guān)S4磁性開關(guān)S1磁性開關(guān)S2氣缸A傳感器3傳感器4傳感器5傳感器6氣缸B原料攪拌機(jī)傳感器2傳感器1合格產(chǎn)品不合格品電機(jī)蜂鳴器圖2.1自動(dòng)切料裝置結(jié)構(gòu)圖自動(dòng)切料生產(chǎn)線的具體的流程如下：生產(chǎn)的原材料是耐腐蝕磚，在耐腐蝕磚經(jīng)過處理后，放入原料攪拌機(jī)中來制造可以使用的物料。其中物料需要沒有在高溫下加工過，硬度很低，所可以采用氣功裝置作為切割裝置來切割物料。按下啟動(dòng)按鈕，一旦傳感器設(shè)備1檢測(cè)到物料，電機(jī)就會(huì)啟動(dòng)，由此帶動(dòng)傳送帶開始運(yùn)行；一旦傳感器2檢測(cè)到物料，電機(jī)就會(huì)停止，傳送帶也隨之停止運(yùn)行；同時(shí)氣缸A攜帶刀具開始動(dòng)作，切斷物料；當(dāng)磁性開關(guān)S2檢查到氣缸A伸出到位0.5秒之后，氣缸A退回；當(dāng)磁性開關(guān)S1檢測(cè)到氣缸A退回0.5秒后，電機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)傳送帶開始運(yùn)行，然后一遍遍重復(fù)上述動(dòng)作，直至物料用完為止。經(jīng)過氣缸A切割后的物料經(jīng)傳送帶送至傳感器3和傳感器4的位置，當(dāng)傳感器3的下降沿和傳感器4的上升沿同時(shí)有效的時(shí)候，則判斷氣缸A切割后的物料為合格產(chǎn)品，將合格產(chǎn)品繼續(xù)沿著傳送帶運(yùn)輸；當(dāng)傳感器3和傳感器4檢測(cè)到物料與兩個(gè)傳感器之間的距離不一致時(shí)，則判斷為不合格品，同時(shí)氣缸B伸出，將不合格品推出生產(chǎn)線，掉落到廢料收集桶中；當(dāng)此時(shí)磁性開關(guān)S4檢測(cè)到氣缸B伸出到位0.1秒后，氣缸B退回。磁性開關(guān)S3檢測(cè)到氣缸B退回指定位置后，氣缸B停止動(dòng)作；當(dāng)傳感器5和傳感器6同時(shí)檢測(cè)到有物體時(shí)，蜂鳴器工作；想要系統(tǒng)立刻停止動(dòng)作，需要按下停止按鈕，之后整個(gè)系統(tǒng)停止運(yùn)行。設(shè)置傳感器1和2、3和4、5和6都有固定的距離。當(dāng)磁性開關(guān)S1有信號(hào)，說明原料攪拌機(jī)中已經(jīng)制作成物料，并已經(jīng)到傳送帶上了，這時(shí)需要控制電機(jī)啟動(dòng)帶動(dòng)傳送帶運(yùn)轉(zhuǎn)；傳感器2有信號(hào)，說明物料長度已經(jīng)合格，這時(shí)控制傳送帶停止并切割物料；當(dāng)傳感器3的下降沿和傳感器4的上升沿同時(shí)有效的時(shí)候，說明物料長度合格，是合格產(chǎn)品；當(dāng)感器5和傳感器6同時(shí)檢測(cè)到有物體時(shí)，說明廢料收集箱已經(jīng)趨于飽和，這時(shí)蜂鳴器響提醒工作人員檢查并更換廢料收集箱。2.2各個(gè)組成部分的選型自動(dòng)切料生產(chǎn)線包括了一條簡(jiǎn)單的傳送帶、一個(gè)三相異步電動(dòng)機(jī)來給傳送帶供電，一個(gè)可編程控制器（PLC）用來控制系統(tǒng)。還有六個(gè)光電傳感器，四個(gè)磁性開關(guān)，一個(gè)蜂鳴器，兩個(gè)氣缸，這兩個(gè)氣缸分別為一個(gè)雙作用單出雙桿氣缸和一個(gè)雙作用單出單桿氣缸。（1）光電傳感器：光電傳感器選擇的是SL350N明治MEIJIDENKI微槽型光電傳感器。槽型光電傳感器是在一個(gè)槽的兩側(cè)分別安裝一個(gè)發(fā)光部件和一個(gè)接收部件，其中發(fā)光部件可以發(fā)設(shè)紅光或者可見光，當(dāng)發(fā)射的光被物體擋住后，傳感器就傳出一個(gè)信號(hào)，可以用來控制開關(guān)或者其它輸出。選擇的這個(gè)光電傳感器可以在機(jī)械滑臺(tái)原點(diǎn)檢測(cè)，能夠檢測(cè)到0.8*1.8毫米以上的不透明物體，響應(yīng)時(shí)間在0.3毫秒以下。（2）蜂鳴器：蜂鳴器選擇村田PKLCS1212E4001-R1壓電蜂鳴器。（3）電機(jī)：電機(jī)選擇西瑪YXT2-112M-2型的Y型三相異步電動(dòng)機(jī)，選擇此電動(dòng)機(jī)的原因是因?yàn)樗阅芎?、效率高、價(jià)格便宜、安裝方便和易于維修。電機(jī)和傳送帶簡(jiǎn)單地構(gòu)成了自動(dòng)切料生產(chǎn)線的進(jìn)料裝置。送料裝置的精確度管理直接影響到整條生產(chǎn)線的效率和自動(dòng)化水平，因此它是自動(dòng)切割生產(chǎn)線的一個(gè)十分重要的一部分。當(dāng)氣缸切割的時(shí)候，需要控制電機(jī)停止；切割過后，電機(jī)啟動(dòng)，傳送帶繼續(xù)運(yùn)行。因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)的電流比較大，所以采用接觸器控制啟動(dòng)的方式，主電路如圖2.2所示。LL1L2L3M3~電源開關(guān)QS接觸器主觸點(diǎn)圖2.2電動(dòng)機(jī)控制電路圖(4)氣缸、磁性開關(guān)和電磁閥：氣缸選擇亞德客鋁合迷你氣缸MAL32X125-S-CA可調(diào)節(jié)氣缸。選用的MAL32X125-S-CA可調(diào)氣缸是標(biāo)準(zhǔn)型氣缸，氣缸內(nèi)徑是32毫米，標(biāo)準(zhǔn)行程是125毫米，最大行程有500毫米，氣缸上附有磁石，可以安裝磁性開關(guān)，后蓋形式是擺尾型。磁性開關(guān)選擇的是亞德客CS1-U氣缸磁性開關(guān)，這款磁性開關(guān)適用于亞德客所有標(biāo)準(zhǔn)系列的TBC拉桿氣缸和標(biāo)準(zhǔn)米型氣缸，結(jié)構(gòu)美觀，安裝方便。它的工作原理十分簡(jiǎn)單，一旦有磁性接近傳感元件，傳感元件就會(huì)采取行動(dòng)，并從開關(guān)中輸出一個(gè)模擬量。電磁閥選擇的是4V210-08型電磁閥。4V210-08是一個(gè)二位五通的電磁閥，其中P是指氣缸的進(jìn)氣口，連接到氣源，A、B是指出氣口，連接到指定使用位置。R、S是排氣口，需要接一個(gè)過濾器。其中A是常開口，只要通風(fēng)都要從A口進(jìn)行。通過電源或手動(dòng)管理從B口出氣。氣缸、電磁閥、磁性開關(guān)和過濾閥構(gòu)成了自動(dòng)切料生產(chǎn)線的氣動(dòng)系統(tǒng)，其中氣缸A負(fù)責(zé)切料，當(dāng)磁性開關(guān)檢測(cè)到氣缸伸出到位或者退回到位時(shí)，會(huì)將信號(hào)傳送給PLC，由PLC控制電磁閥，以調(diào)節(jié)氣缸的運(yùn)動(dòng)。氣動(dòng)回路如圖2.3所示。圖2.3氣動(dòng)回路（5）可編程控制器（PLC）：PLC選擇的是三菱FX2N48MR型號(hào)的PLC，它是三菱FX2N系列PLC的一種，繼電器輸出24點(diǎn)，輸入24點(diǎn)。M是基本單元，R代表的是繼電器輸出。FX2N-48MR的PLC，其供電電壓為24V的直流電，內(nèi)置用戶存儲(chǔ)器8KB，可擴(kuò)展到16KB，最大可擴(kuò)展到256個(gè)I/O點(diǎn)，編輯語言是邏輯梯形圖。此PLC系統(tǒng)配置有固定的部分，也有可供用戶選擇的部分，編程簡(jiǎn)單通用，可以根據(jù)需求添加擴(kuò)展單元，性能高且穩(wěn)定，適合作為自動(dòng)切料生產(chǎn)線的控制核心。

3控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1控制系統(tǒng)的要求及結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的控制要求有以下幾點(diǎn)。（1）一鍵啟動(dòng)和一鍵停止。按下啟動(dòng)按鈕，切料生產(chǎn)線開始自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)；按下停止按鈕，系統(tǒng)停止，所有部位恢復(fù)到初始狀態(tài)。（2）自動(dòng)分揀?？梢詫?shí)現(xiàn)物料的分揀，將合格的產(chǎn)品分揀出來。（3）廢料收集。將不合格產(chǎn)品收集起來?？刂葡到y(tǒng)由電機(jī)、PLC、傳感器、磁性開關(guān)、氣缸和蜂鳴器等硬件組成，具體結(jié)構(gòu)如圖3.1所示。PLCPLC磁性開關(guān)傳感器電機(jī)氣缸蜂鳴器圖3.1控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖3.2控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)PLC采用的是典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)。它的硬件系統(tǒng)由主機(jī)、I/O擴(kuò)展機(jī)及外部設(shè)備組成。運(yùn)算器和控制器集成在一起，構(gòu)成微機(jī)處理器，簡(jiǎn)稱CPU。PLC的結(jié)構(gòu)可以分為五部分：中央處理器、存儲(chǔ)器、輸入部件、輸出部件和電源部件。其中CPU是PLC的控制中樞，PLC在CPU的控制下對(duì)眾多問題進(jìn)行處理。存儲(chǔ)器包括了用戶存儲(chǔ)器和系統(tǒng)存儲(chǔ)器，其中用戶存儲(chǔ)器是存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)的地方。I/O部件是連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與CPU之間的接口電路，而電源部件就是為PLC內(nèi)部提供電力的。3.2.1PLC的I/O點(diǎn)分配自動(dòng)切料生產(chǎn)線的數(shù)字輸入量一共有12個(gè)，包括了啟動(dòng)按鈕、停止按鈕、6個(gè)光電傳感器和4個(gè)磁性開關(guān)。數(shù)字輸出量一共有6個(gè)，分別控制電機(jī)、蜂鳴器、切料氣缸的伸出與退回、推出不合格品氣缸的伸出與退回?？删幊炭刂破鞑捎玫氖侨腇X2N-48MR型號(hào)PLC，其輸入點(diǎn)數(shù)為24，輸出點(diǎn)數(shù)為24，完全可以滿足生產(chǎn)線的要求，并有還用余量。I/O端口輸入輸出變量分配表如表3.2所示。表3.2I/O輸入輸出變量分配表輸入端口輸出端口啟動(dòng)按鈕SB1X0電機(jī)Y0停止按鈕SB2X1氣缸A伸出Y1光電傳感器1SP1X2氣缸A退回Y2光電傳感器2SP2X3氣缸B伸出Y3光電傳感器3SP3X4氣缸B退回Y4光電傳感器4SP4X5蜂鳴器Y5光電傳感器5SP5X6光電傳感器6SP6X7氣缸A前限位S1X8氣缸A后限位S2X9氣缸B前限位S3X10氣缸B后限位S4X113.2.2PLC的硬件連接氣缸氣缸B后限位氣缸A后限位啟動(dòng)停止光電傳感器1-6氣缸A前限位氣缸B前限位蜂鳴器X0X1X2X3X4X5X6X7X8X9X10X11COMY0Y1Y2Y3Y4FX2N48MR氣缸A伸出氣缸A退回氣缸B伸出氣缸B退回+24 V圖3.3PLC的硬件連接圖可編程控制器硬件連接如圖3.3所示。3.3控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)PLC軟件通常是指PLC采用的程序的集合，這一套合集中包括系統(tǒng)程序和用戶程序。其中系統(tǒng)程序由PLC制造商提供免費(fèi)提供給用戶，用戶程序還就需要用戶自己根據(jù)自己的需求來編寫。用PLC編程語言編寫的程序可以滿足多種控制需求，所以選擇使用PLC作為控制部分。自動(dòng)切料裝置軟件設(shè)計(jì)可分為三大部分，自動(dòng)切料程序、自動(dòng)檢測(cè)物料程序和廢料收集程序。3.3.1程序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)PLC接受來自系統(tǒng)內(nèi)各種按鈕、開關(guān)和檢測(cè)設(shè)備的輸入信號(hào)，并按照程序和預(yù)先設(shè)定的參數(shù)控制電磁閥和繼電器等執(zhí)行器。PLC程序時(shí)整個(gè)控制系統(tǒng)的核心部分，其流程圖如圖3.4。NNNNNNNYNNNNNNNY啟動(dòng)按下SB1SP1有信號(hào)？電機(jī)啟動(dòng)SP2有信號(hào)？電機(jī)停止氣缸A伸出S1有信號(hào)？氣缸A退回SB3,SB4同時(shí)有信號(hào)或SB4上升沿有同時(shí)SB3無信號(hào)？氣缸B伸出S2有信號(hào)？電機(jī)啟動(dòng)S3有信號(hào)？氣缸B退回

SB5、SB6同時(shí)有信號(hào)？蜂鳴器響

YYYYYY圖3.4流程圖流程可以具體分為三部分，分別是自動(dòng)切料部分、自動(dòng)分揀部分和廢料收集部分。從自動(dòng)切料部分開始，按下開關(guān)SB1，當(dāng)光電傳感器SB1檢測(cè)到信號(hào)時(shí)，電機(jī)啟動(dòng)，傳送帶開始運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)光電傳感器SB2檢測(cè)到有信號(hào)時(shí)，電機(jī)停止，傳送帶停止，氣缸A帶動(dòng)刀具伸出。當(dāng)磁性開關(guān)S1檢測(cè)到氣缸A伸出5秒后，給PLC傳送信號(hào)控制氣缸A退回。當(dāng)磁性開關(guān)S2檢測(cè)氣缸A已經(jīng)退回5秒后，控制電機(jī)啟動(dòng)，帶動(dòng)傳送帶運(yùn)轉(zhuǎn)。然后是第二部分，自動(dòng)檢測(cè)部分。當(dāng)傳感器SP3的下降沿和SP4的上升沿同時(shí)有效時(shí)表示此為合格產(chǎn)品，當(dāng)傳感器SP3和傳感器SP4同時(shí)有信號(hào)或者傳感器SP4的上升沿有信號(hào)，而同時(shí)傳感器SP3沒有信號(hào)時(shí)，則表示此產(chǎn)品過長或者過短，為不合格產(chǎn)品，這時(shí)控制氣缸B伸出，將不合格產(chǎn)品推出。當(dāng)磁性開關(guān)S4檢測(cè)到氣缸B伸出1秒后，控制氣缸B退回。最后是第三部分，廢料收集部分。當(dāng)傳感器SB5和SB6同時(shí)有信號(hào)時(shí)，控制蜂鳴器響，同時(shí)電機(jī)停止并開始計(jì)時(shí)，當(dāng)計(jì)時(shí)20秒后，蜂鳴器停止，電機(jī)啟動(dòng)。按下按鈕SB2，自動(dòng)切料生產(chǎn)線停止。3.3.2程序設(shè)計(jì)這個(gè)程序目的是為了讓自動(dòng)切割生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)切割的目的。為了能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)工作的目的，及按下啟動(dòng)按鈕的時(shí)候，自動(dòng)切料生產(chǎn)線開始運(yùn)作，包括切割和檢測(cè)和廢料收集，直到按下停止按鈕的時(shí)候，自動(dòng)切割生產(chǎn)線才可以完全停止。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，所以我們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)自鎖開關(guān)，自鎖開關(guān)的功能就是利用自己的常開觸點(diǎn)使線圈保持在一個(gè)通電狀態(tài)，即一個(gè)ON狀態(tài)。其中X0是啟動(dòng)信號(hào)，X1是停止信號(hào)。當(dāng)啟動(dòng)信號(hào)X0常閉開關(guān)閉合時(shí)。輔助繼電器M0通電,自鎖功能完成。這就構(gòu)成了一個(gè)典型的自鎖功能，直到按下停止按鈕后生產(chǎn)線才會(huì)停止。在三菱PLC中，M8034的線圈通電時(shí)，會(huì)禁止全部的輸出。所以想實(shí)現(xiàn)一鍵停止的功能，就通過控制輔助繼電器M0來控制M8034線圈的通電與否。當(dāng)給到輔助繼電器M0的常閉開關(guān)信號(hào)時(shí)，M8034線圈通電，這時(shí)就實(shí)現(xiàn)了一鍵停止的功能。為了實(shí)現(xiàn)傳感器1檢測(cè)到信號(hào)時(shí)，帶動(dòng)傳送帶的電機(jī)就開始運(yùn)行的目的，使用X2的常開觸點(diǎn)來控制傳送帶電機(jī)Y0。當(dāng)X2常開觸點(diǎn)閉合，同時(shí)兩個(gè)氣缸伸出的常閉開關(guān)沒有信號(hào)時(shí)，傳送帶電機(jī)Y0線圈通電，帶動(dòng)傳送帶運(yùn)行，完成目的。為了實(shí)現(xiàn)傳感器2已檢測(cè)到信號(hào)，傳送帶電機(jī)就停止，同時(shí)氣缸伸出切割物料的目的，在程序上設(shè)計(jì)是讓X3的上升沿常開觸點(diǎn)來控制傳送帶電機(jī)的停止和氣缸的伸出。當(dāng)X3的上升沿有信號(hào)，同時(shí)X2的常閉觸點(diǎn)也有信號(hào)時(shí)，傳送帶電機(jī)M1重置，氣缸Y1置位，這樣就完成了傳感器2已檢測(cè)到信號(hào)，傳送帶電機(jī)就停止，同時(shí)氣缸伸出切割物料的目的。為了使得氣缸伸出0.5秒之后，控制氣缸退回，需要控制X10的常開觸點(diǎn)來控制時(shí)間定時(shí)器T1的線圈。首先把時(shí)間定時(shí)器T1到時(shí)間設(shè)置成K50。當(dāng)T1時(shí)間到了的時(shí)候，它的常開觸點(diǎn)閉合，這時(shí)Y1伸出重置，氣缸退回Y2置位。

4實(shí)踐驗(yàn)證為了確保該生產(chǎn)線能夠正常，要進(jìn)行驗(yàn)證，也即是對(duì)其進(jìn)行總體調(diào)試。系統(tǒng)調(diào)試的過程包括程序調(diào)試和硬件調(diào)試。4.1PLC程序調(diào)試在準(zhǔn)備好PLC程序之后，要做的主要問題是仿真調(diào)試。仿真調(diào)試將通過仿真程序包代替在PC上進(jìn)行PLC硬件調(diào)試的方法。選擇用GXWorks2編程軟件中進(jìn)行仿真測(cè)試，來驗(yàn)證程序是否有錯(cuò)誤。在模擬過程中，通過系統(tǒng)執(zhí)行強(qiáng)制確定輸入為ON或OFF,對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對(duì)PLC程序進(jìn)行仿真和調(diào)試時(shí)，先通過USB線連接PC，從而連接PLC，然后通過PC上的軟件系統(tǒng)GXDeveloper將設(shè)計(jì)的程序傳輸?shù)絇LC，并在GX中設(shè)置操作模式菜單開發(fā)人員將編程軟件系統(tǒng)設(shè)置為監(jiān)視模式。在進(jìn)行模擬的過程中，實(shí)際信號(hào)通過實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的開關(guān)和按鈕進(jìn)行仿真，并且使用連接到實(shí)驗(yàn)臺(tái)區(qū)域單元輸入端子上的按鈕來模擬PLC的信號(hào)。每個(gè)輸出的狀態(tài)都由PLC上的相關(guān)LED二極管的燈亮和燈滅顯示，同時(shí)不連接PLC的特定負(fù)載。進(jìn)行程序調(diào)試的時(shí)候，對(duì)該系統(tǒng)各種操作方式、梯形圖圖中的每個(gè)分支與序號(hào)，以及每個(gè)潛在的錯(cuò)誤路線，每一項(xiàng)都需要細(xì)心檢查。一旦發(fā)現(xiàn)問題就要及時(shí)改正梯形圖和PLC中的程序，直到每個(gè)潛在可能情況下中的輸入和輸出量之間的連接都達(dá)到絕對(duì)符合要求。程序中的定時(shí)器的數(shù)值較大為K200，我們可以將它的數(shù)值調(diào)小，比如調(diào)成K20，然后在進(jìn)行模擬記錄，在模擬結(jié)束后我們?cè)侔褦?shù)值調(diào)回K200。整個(gè)編程工作中最后一部分，也是最重要的部分就是仿真調(diào)試，它可以讓我們?cè)陂_始時(shí)就可以檢查程序的最終實(shí)際影響。在整個(gè)調(diào)試方法中，程序的幾個(gè)功能需要被修改并逐點(diǎn)改進(jìn)。仿真調(diào)試在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)和現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行。如果是在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行模擬調(diào)試，那么PLC系統(tǒng)應(yīng)該與現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)隔離，并停止I/O單元的外部電源供應(yīng)，以避免多余的損失。4.2現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試硬件調(diào)試包括：在上電之前檢查系統(tǒng)各組成部分之間的接線是否正確；一旦系統(tǒng)不活動(dòng)，檢查每一部分是否都是沒有問題的。（1）上電前的檢測(cè)。當(dāng)控制系統(tǒng)各個(gè)部分都安裝完成后，仔細(xì)檢查PLC、電機(jī)以及各個(gè)元器件之間是否有問題，經(jīng)過仔細(xì)檢查，逐點(diǎn)檢查，確認(rèn)準(zhǔn)確無誤。（2）打開設(shè)備電源后檢查一次。設(shè)施啟動(dòng)后，仔細(xì)檢查面板上的指示燈是否正常，然后檢查PLC和各個(gè)元件，再檢查PLC輸入點(diǎn)，繼電器和電氣部件，確定都在正常狀態(tài)。在整個(gè)調(diào)試過程中暴露PLC外部原理圖和梯形圖中部分環(huán)節(jié)有問題，通過糾正梯形圖中的邏輯順序解決了問題。在任何情況下，調(diào)試通過后，還需要進(jìn)過一段時(shí)間的檢測(cè)，系統(tǒng)才可以考慮投入實(shí)際運(yùn)行。結(jié)論本課題的研究目的是為了提高切料生產(chǎn)線的效率，通過PLC控制完成自動(dòng)切料，提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約了資源，給企業(yè)帶來了更高的效益。本課題所研究的自動(dòng)切料生產(chǎn)線控制系統(tǒng)主要采用了PLC控制，PLC可以提高控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力。本文是對(duì)整個(gè)控制過程的總結(jié)，具體的工作內(nèi)容如下：對(duì)國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析首先提出了研究目的和背景，然后對(duì)國內(nèi)外的研究進(jìn)行分析，找出自己研究方向，在前人的基礎(chǔ)上做出改進(jìn)，使用三菱PLC作為控制系統(tǒng)，并加入了廢料收集系統(tǒng)。對(duì)自動(dòng)切料生產(chǎn)線進(jìn)行介紹對(duì)需要進(jìn)行控制自動(dòng)切料生產(chǎn)線進(jìn)行介紹和分析，包括自動(dòng)切料生產(chǎn)線的整體結(jié)構(gòu)，都用到了什么設(shè)備，設(shè)備的選型，還有自動(dòng)切料生產(chǎn)線工作的原理。對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。硬件設(shè)計(jì)有硬件的選型和I/O口分配以及PLC的硬件連接；軟件的設(shè)計(jì)包括流程圖，通過GXDeveloper程序畫出梯形圖。調(diào)試為了安全和等問題，程序的調(diào)試是實(shí)際生產(chǎn)前所必須的工作。調(diào)試包括實(shí)